Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра охраны труда и окружающей среды

  

 

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

 

Методические указания  к выполнению раздела «Пожарная профилактика»

 в выпускных работах для  всех специальностей.

Бакалавриат

 

 

Алматы 2009

СОСТАВИТЕЛИ: Абикенова А.А., Санатова Т.С.  Безопасность жизнедеятельности. Методические указания  к выполнению раздела «Пожарная профилактика»  в выпускных работах для  всех специальностей. Бакалавриат  - Алматы: АИЭС, 2009. - 32 с.

Методические указания предназначены для выполнения выпускной работы по разделу «Безопасность жизнедеятельности». Методические указания рекомендуется для студентов всех специальностей.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский институт энергетики и связи» на 2009 г.

 

 1.                Вынужденная эвакуация людей из зданий

 1.1            Особенности вынужденного движения людей

 Основная особенность вынужденной эвакуации заключается в том, что при возникновении пожара, уже в самой его начальной стадии, человеку угрожает опасность в результате того, что пожар сопровождается выделением теплоты, продуктов полного и неполного сгорания, токсических веществ, обрушением конструкций, что, так или иначе, угрожает здоровью и даже жизни человека. Поэтому при проектировании зданий принимают меры, чтобы процесс эвакуации мог бы завершиться в необходимое время и безопасно.

Процесс движения людей в силу угрожающей им опасности инстинктивно начинается одновременно в одном направлении — в сторону выходов. Это приводит к тому, что проходы быстро заполняются людьми при определенной плотности потоков. С увеличением плотности потоков скорости движения снижаются, что создает вполне определенный ритм процесса движения.

В связи с массовым строительством жилых и общественных зданий повышенной этажности, а также блокированных производственных зданий стремление к кооперированию общественных зданий, в которых концентрируются значительные массы людей, проблемы внутренней планировки зданий с учетом обеспечения безопасной эвакуации людей приобретают большое значение.

Безопасность вынужденной эвакуации достигается тогда, когда продолжительность, эвакуации людей из отдельных помещений или зданий в целом будет, например, меньше продолжительности пожара, по истечении которой возникают опасные для человека воздействия. Кратковременность процесса эвакуации достигается конструктивно-планировочными и организационными решениями.

 

1.2.         Параметры движения людей

 

Основными параметрами, характеризующими процесс эвакуации из зданий и сооружений, является: плотность D, скорость движения v людского потока, пропускная способность пути (выходов) Q и интенсивность движения q. Кроме того, эвакуационные пути, как горизонтальные, так и наклонные, характеризуются свободной длиной l и шириной δ движения.

Люди, двигаясь по эвакуационным путям, образуют людской поток. Размещение людей в потоке случайное и может меняться в процессе движения.

Плотность людского потока D, состоящая из N людей, равна:

D = N/A

(1.1)

где А — площадь пути эвакуационного участка, м²;

А = δl

(1.2)

Если площадь горизонтальной проекции человека обозначить через f (таблица. 1.1), то формула определения плотности, м²/м² примет вид:

D = Nf/A

(1.3)

При неоднородном составе людей формула определения плотности может быть записана в следующем виде:

(1.4)

где N_n — количество людей, имеющих площади горизонтальной проекции f_n.

 

Т а б л и ц а  1.1 - Площади горизонтальной проекции человека

Возраст, одежда человека и  вид груза	Площадь горизонтальной проекции  человека f ,  м2
Взрослый человек: в летней одежде в демисезонной одежде в зимней одежде с ребенком на руках с рюкзаком с легким свертком Подросток Ребенок	0,10 0,113, 0,125 0,285 0,315 0,235 0,07 0,04—0,05

 

В том случае, когда необходимо подойти к оценке плотности в чел/м², полученную плотность делят на f.

При плотности до 0,05 м²/м² человек имеет полную свободу движения как по направлению, так и при желаемой ему скорости. При плотности в интервале 0,05 < D < 0,15 человек не может свободно менять направление своего движения; при плотности выше 0,15 м²/м² люди практически начинают двигаться слитно. Верхней границей слитного движения следует считать D < 0,92 м²/м². Поэтому этой величиной ограничивается плотность при проектировании эвакуационных путей.

Образование высоких плотностей наиболее вероятно и наиболее опасно в случае вынужденной эвакуации, когда люди стремятся быстрее уйти от источника опасности. Естественное стремление людей уйти от источника опасности диктует необходимость сократить до минимума время их пребывания в опасной зоне.

Пути эвакуации должны обеспечивать возможность людям покинуть помещение за время t_нб, не превышающее t_p, являющееся критерием безопасности для людей. Это условие t_нб  t_p — еще одно расчетное предельное состояние путей движения.

Скорость движения людского потока v зависит от его плотности и вида пути (горизонтальные или наклонные). С увеличением плотности потока скорость движения уменьшается. На рисунке 1.1 представлены средние значения скоростей движения людских потоков как функций плотности в нормальных условиях, по горизонтальным путям, через проемы и по лестницам вверх и вниз. Для определения скорости движения в аварийных условиях устанавливается скорость движения в нормальных условиях при заданной плотности с учетом коэффициента условий движения μ_с (таблица 1.2).

 

Т а б л и ц а 1.2 - Коэффициент  условий движения

Виды пути	μс
Горизонтальные и проемы	1,49—0,360
Лестницы (спуск)	1,21
Лестницы (подъем)	1,26

 

Рисунок 1.1 - Зависимость скорости движения людского потока от его плотности:1— проемы; 2 — горизонтальные пути; 3 — лестницы (спуск); 4 — лестницы (подъем)

 

Пропускной способностью пути (проемов) (м²/мин или чел/мин) называют количество людей, проходящих в единицу времени через поперечное сечение пути шириной δ:

Ọ = Dv δ

(1.5)

 

Интенсивностью движения людского потока называется величина, равная произведению плотности и скорости движения:

q = Dv

(1.6)

 

Интенсивность движения не зависит от ширины пути и является характеристикой потока. Поскольку скорость движения потока есть функция его плотности, то интенсивность движения также является функцией плотности.

    При определенной плотности, соответствующей данному участку пути и условиям движения, интенсивность движения достигает максимума q _max. Следовательно, при заданной ширине участка пути (независимо от вида пути: горизонтальный, наклонный или проем) максимальная пропускная способность зависит от максимальной интенсивности двигающегося по нему потока:

Qmax = gmax δ

(1.7)

1.3   Эвакуационные выходы и пути

 

Эвакуационными выходами считают дверные проемы, если они ведут из помещений непосредственно наружу; в лестничную клетку с выходом наружу непосредственно или через вестибюль, отделенные от коридоров перегородками с дверьми, в проход или в коридор с непосредственным выходом наружу или в лестничную клетку; в соседние помещения того же этажа, обладающие огнестойкостью не ниже III степени, не содержащие производств, относящихся по пожарной опасности к категориям А, Б и E , а также имеющие непосредственный выход наружу или на лестничную клетку (рисунок 1.2).

Все проемы, в том числе и дверные, не обладающие указанными признаками, не считаются эвакуационными и в расчет не принимаются.

Рисунок  1.2 -  Допустимые варианты устройства эвакуационных выходов:  1 — помещения в первом этаже; 2 — помещения в любом этаже, кроме первого; 3 — проходные коридоры или вестибюль; 4— лестничные клетки; 5 — проходные помещения, которые при содержании категорий

 

Эвакуационными путями считаются такие, которые ведут к эвакуационному выходу и обеспечивают безопасное движение в течение определенного времени. Наиболее распространенными путями эвакуации являются проходы, коридоры, фойе и лестницы. Пути сообщения, связанные с механическим приводом (лифты, эскалаторы), не относятся к путям эвакуации, так как всякий механический привод связан с источниками энергии, которые могут при пожаре или аварии выйти из строя. Эвакуационным является также вход в тоннель, ведущий за пределы здания, а в зданиях повышенной этажности эвакуационным является выход в незадымляемую лестничную клетку.

В открытых производственных установках, которые размещаются на самостоятельных фундаментах или на этажерках, эвакуационным путем является такой, который ведет за пределы установки или в смежное непожароопасное помещение, имеющее непосредственный выход наружу.

Запасными выходами называют такие, которые не используют при нормальном движении, но они могут быть использованы в случае необходимости при вынужденной эвакуации. В помещениях с массовым пребыванием людей запасные выходы в расчет эвакуации не принимаются. Для безопасной вынужденной эвакуации людей, как правило, устраивают в зданиях не менее двух эвакуационных выходов, однако для многих многоэтажных зданий небольших размеров и небольшой вместимости одна лестница вполне обеспечивает своевременную эвакуацию людей. На случай возможного задымления этой лестницы, а также для обеспечения операции по тушению пожара устраивают второй выход на наружную пожарную лестницу.

Процесс эвакуации из зданий делится на три этапа. Первый этап — это движение людей от наиболее удаленной точки помещения до эвакуационного выхода. К таким помещениям относят производственные цехи, мастерские, зрительные залы в театрах, кинотеатрах, клубах, классы и аудитории в учебных заведениях, палаты лечебных учреждений и др.

Второй этап эвакуации представляет собой движение людей от эвакуационных выходов из помещений до выходов наружу. Такое движение происходит по коридорам, проходам к фойе и лестничным клеткам и по лестницам — через вестибюль наружу. Если здание одноэтажное с простым функциональным процессом, второй этап эвакуации может представлять собой движение от эвакуационного выхода из помещений по коридору непосредственно наружу. Иногда в производственных и жилых одноэтажных зданиях выход из помещений совпадает с выхо­дом наружу. В этом случае второй этап эвакуации исключается.

Третий этап — движение людей от выхода из зданий и рассеивание их в городском потоке или на заводской территории.

«Строительные нормы и правила» допускают для большинства помещений, за исключением театров и дворцов спорта, определять суммарную ширину маршей лестничных клеток, а также ширину дверей, коридоров или проходов на путях эвакуации из расчета не менее 0,6 м на 100 человек.

     Выходы из помещений, размещаемых в подвальных и цокольных этажах, допускается устраивать через общие лестничные клетки при условии отсутствия на пути эвакуации помещений сгораемых материалов. В качестве выходов из помещения площадью до 300 м², расположенного в подвальном или цокольном этаже, и количестве одновременно находящихся в нем людей не более 15 человек допускается использо­вание люков с вертикальными лестницами, а также окон размерами не меньше 0,75 х 1,5 м при условии устройства специальных приспособлений, облегчающих выход. Высота помещений и проемов, предназначенных в качестве путей эвакуации, должна быть не меньше 2,0 м в чистоте.

Все пути эвакуации должны иметь по возможности ровные вертикальные ограждения конструкций без элементов, сужающих свободную длину пути. Все виды путей эвакуации должны иметь естественное или искусственное освещение, которое должно работать как от обычной электросети, так и от сети аварийного освещения.

Минимальная ширина коридора или прохода определяется расчетом, но должна быть не менее 1,0 м. Исключение составляют проходы, нижняя часть высоты которых может быть частично занята оборудованием (например, проходы между креслами зрелищных помещений, между столами в учебных аудиториях, классах, в проектно-конструкторских бюро и т. п.). Ширина таких проходов по низу должна быть не менее 0,5 м.

Двери, выходящие в коридор из примыкающих помещений, могут открываться по ходу людского потока или внутрь помещения. Если двери открываются против хода людского потока, то расчетную ширину коридора следует принимать в свету между полотном открытой двери и противоположной стеной коридора или полотном открытой двери, находящейся с противоположной стороны коридора. Коридоры и проходы, предназначенные для эвакуации, должны иметь возможно меньшую длину и минимальное количество поворотов. В местах допускаемого скопления людей в коридорах целесообразно устраивать расширение пути, определяя его размеры по количеству людей в скоплении и допускаемой плотности. На всем протяжении прохода или коридора не должно быть порогов или промежуточных ступеней. При небольшой разности уровней пола должны устраиваться пандусы с уклоном 1:8.

Минимальная ширина лестничных маршей определяется расчетом, но не должна быть меньше установленной по условиям одиночного .перемещения людей. Максимальная ширина марша допускается 2,4 м.

Ширина лестничных площадок перед входами в лифты с распашными дверями шахты не должна быть меньше 1,6 м. Двери из помещений и коридоров в лестничные клетки в открытом положении не должны уменьшать расчетную ширину пути эвакуации.

Наружные пожарные лестницы, предназначенные для эвакуации людей, должны сообщаться с помещениями через площадки или балконы, расположенные на уровне эвакуационных выходов, и иметь ограждение высотой не менее 0,9 м. Минимальную ширину проемов на путях эвакуации определяют по расчету, но она не должна быть меньше 0,8 м. Дверные проемы на путях эвакуации должны, по возможности, располагаться по оси прохода коридора или лестничной клетки. Двери на путях эвакуации применяют, как правило, распашные с открыванием во время эвакуации по ходу движения людского потока. Применение дверей других систем (раздвижных, подъемных, вращающихся) допускается только в порядке исключения при обеспечении беспрепятственной эвакуации людей в аварийных условиях через расположенные рядом проемы с распашными воротами.

 

1.4 Время эвакуации людей из отдельных помещений и зданий в целом

Расчетное время эвакуации людей из помещений и зданий устанавливают по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.

При расчете весь путь движения людского потока подразделяется на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длиной li, и шириной δi. Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т. п.

При определении расчетного времени длина и ширина каждого участка пути эвакуации принимаются по проекту. Длина пути по лестничным маршам, а также пандусам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоя­тельными участками горизонтального пути, имеющими конечную длину li.

Расчетное время эвакуации людей t_p определяется как сумма времени движения людского потока по отдельным участкам пути:

tp = t1 + t2 +  • • •   + ti.

(1.8)

где t₁ —время движения людского потока на первом (начальном) участке, мин; t₂, ..., t_i, — время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути, mин

Время движения людского потока по первому участку пути:

t1 =  l1 v1,

(1.9)

где v₁ — скорость движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке определяется по таблице 1.3 в зависимости от плот­ности D₁,. м/мин.

Плотность людского потока D₁ на первом участке пути, имеющем длину l₁, и ширину δ₁, равна:

D1 = N1f / l1 δ1,

(1.10)

где N₁ —количество людей на первом участке;

f — средняя площадь горизонтальной проекции человека, принятая по таблице 1.

 

 

Т а б л и ц а 1.3 - Скорость движения людского потока

Плотность потока D м2/м2	Горизонтальный путь		Дверной проем	Лестница вниз		Лестница  вверх
	скорость   v, м/мин	интенсив­ность q, м/мин	интенсив­ность  q, м/мин	скорость  v, м/мин	интенсив­ность q, м/мин	скорость v, м/мин	интенсив­ность q, м/мин
0,01 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 и более	100,0 100,0 80  60,0 47,0 40,0 33,0 27,0 23,0 19,0 15,0	1,0 5,0 8,0  12,0 14,1  16,0 16,5 16,2 16,1 15,2 13,5	1,0 5,0 8,7 13,4 16,5  18,4  19,6  19,0 18,5  17,3 8,5	100 100 95,0 68,0 52,0 40,0 31,0 24,0 18,0 13,0 8,0	1,0 5,0 9,5 13,6 15,6 16,0 15,5 14,4 12,6 10,4 7,2	60,0 60,0 53,0 40,0 32,0 26,0 22,0 18,0 15,0 13,0 11,0	0,6 3,0 5,3 8,0 9,6 10,4 11,0 10,8 10,5 10,4 9,9

Примечание. Табличное значение интенсивности движения в дверном проеме при плотности потока 0,9 и более, равное 8,5 м/мин, установлено для дверного проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ширины (6) интенсивность движения следует определять по формуле

q= 2,5 + 3,75

(1.11)

Значение скорости v, движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимается по таблице 1.3 в зависимости от значения интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которые следует определять для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов:

qi = qi-1 δi-1/ δi

(1.12)

где δ_i δ_i-1 — ширина рассматриваемого (i) и предшествующего ему  (i -1) участка пути, м;

q_i, q_i-1—значения интенсивности движения людского потока по рассматриваемому (i) и предшествующему ему  (i-1) участкам пути, м/мин; значение интенсивности движения людского потока на первом участке пути q = q_i-1, определяется по таблице 1.3 по значению D_x, установленному по вышеприведенной формуле. Если полученное значение q_t будет меньше или равно значению q _max, то время движения по участку пути: t_i =l_i / v_i .

При этом значение q_max следует принимать равным: для горизонтальных путей 16,5 м/мин, для дверных проемов 19,6 м/мин, при движении по лестницам вниз 16,0м/мин и при движении по лестницам вниз 11 м/мин.

Если значение q_i будет больше q_max, то ширину δ_i, данного участка пути следует увеличивать на такую величину, чтобы соблюдалось условие  q_i < q_max. При невозможности выполнения этого условия интенсивность и скорость движения людского потока по участку пути (i) определяют по таблице 1.3 при значении D=0,9 и более.

При слиянии в начале участка (i) двух и более людских потоков интенсивность движения людей равна:

q, = Σ qi-1 δi-1/ δi ,

(1.13)

где q_i-1 —интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка (i), м/мин; δ_i-1— ширина участка пути до слияния, м; δ_i — ширина рассматриваемого (i) участка пути, м.

При вынужденной эвакуации людей на пожаре критерием времени эвакуации является достижение критических для жизни человека температуры и концентрации кислорода и углекислого газа в  воздухе помещений.

В общем виде может быть принята следующая зависимость для определения критической продолжительности пожара:

τ п.к= f (Vпом, с, tкр, Ar, Q , wr, vr, φ),

(1.14)

где t_кр — критическая температура, °С;

V_пом — объем помеще­ния, м³;

 с — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(м³град),

 Q — теплота сгорания веществ на пожаре, кДж/кг;

A_r —площадь поверхности горения на пожаре, м²;

w_r—массовая скорость выгорания, кг/(м²мин);

 v_г — линейная скорость распространения пламени по поверхности горючих веществ, м/мин;          

φ – коэффициент, учитывающий потери теплоты на нагрев конструкций и окружающих предметов.

Для расчета критической продолжительности пожара принимают, что горение в начальной стадии происходит без притока внешнего воздуха; при этом выделяющаяся на пожаре теплота расходуется на нагрев воздуха помещения, строительных конструкций, оборудования, окружающих предметов. Режим теплообмена для рассматриваемого отрезка времени принимают квазистационарным. В связи с этим может быть записано уравнение теплового баланса: Q_п = Q_в + Q_o, где Q_п — количество теплоты, выделяющегося на пожаре, кДж; Q_в — количество теплоты, расходуемое на нагрев воздуха помещения, кДж; Q_o — количество теплоты, расходуемое на нагрев строительных конструкций и окружающих предметов, кДж.

Если иметь в виду, что Q_o = φQ_n, то получим

Qn = Qв + φQп ,

(1.15)

откуда

(1 – φ) Qn = Qв;	(1.16)
Qn = wr Ar Qв τ п.к;	(1.17)
Qв = Vпом c(tкp — tH).	(1.18)

Тогда для определения критической продолжительности пожара в производственных зданиях с применением легковоспламеняющихся и горючих жидкостей можно воспользоваться следующей формулой:

(1.19)

 

Необходимое время эвакуации t_H6 из помещения или здания, где возник пожар, равно величине предельной продолжительности пожара, умноженной на коэффициент безопасности К_б , меньший единицы t_H6 = К_б τ _п.к  

Условие безопасной эвакуации характеризуется выражением t_р ≤ t_нб.

Расчетная продолжительность вынужденной эвакуации на различных этапах при расчетных скоростях движения людей и расчетной пропускной способности эвакуационных дверей должна быть равна или меньше необходимого времени продолжительности эвакуации.

Необходимое время эвакуации людей из зальных помещений общественных зданий I и II степеней огнестойкости принимается по таблице 1.4.

В общественных зданиях и во вспомогательных зданиях промышленных предприятий I, II и III степени огнестойкости с коридорами, служащими для эвакуации людей, необходимое время для эвакуации людей от дверей наиболее удаленных помещений до выхода наружу или в ближайшую лестничную клетку принимается: 1,0 мин —от помещений, расположенных между двумя лестничными клетками или двумя наружными выходами; 0,5 мин — от помещений с выходом в тупиковый коридор (рисунок 1.3).

Необходимое время эвакуации людей из помещения производственных зданий I, II и III степени огнестойкости принимают по таблице 1.5 в зависимости от категории производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности и объема помещений.

Расчетное время эвакуации людей из помещений, в которых допускается один эвакуационный выход, в случаях, указанных в главах II части СНиПа, а также в тех случаях, когда количество людей на один эвакуационный выход из помещений не превышает 50 человек, а расстояние от наиболее удаленного рабочего места до ближайшего эвакуационного выхода не превышает 25 м, определять не требуется.

Т а б л и ц а 1.4 - Время эвакуации людей из зальных помещений общественных зданий I и II степеней огнестойкости

Наименование помещений	Необходимое время эвакуации, 'мин, при объеме помещения тыс.  м3
	До 5	10	20	40	60
Зрительные залы в театрах, клубах, домах культуры и другие залы с колосниковой сценой.... Зрительные, концертные, лекционные и залы собраний, выставочные залы и другие залы без колосниковой сцены (кинотеатры,  крытые спортивные сооружения, цирки, столовые и др.)........... Торговые залы универсальных магазинов………………	1,5             2,0   1,5	2,0             3,0   2,0	2,5              3,5    2,5	2,5             4,0   2,5	--              4,5     --

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 1.5 - Время эвакуации людей из помещения производственных зданий I, II и III степени огнестойкости

Категория производства	Необходимое время эвакуации, мин, при объеме помещения, тыс.  м3
	до 15	30	40	50	60 и более
А,Б,Е	0,5	0,75	1,00	1,5	1,75
В	1,25	2,00	2,00	2,50	3,00
Г, Д	Не ограничивается

 

 

Рисунок  1.3 -  Коридоры для эвакуации людей в зданиях

 

Если время эвакуации, найденное по приведенной формуле, превышает необходимое полученное расчетом или по нормам проектирования, то это значит, что нужно пересмотреть ширину лестниц или эвакуационных выходов:

(1.20)

В многоэтажных зданиях расчет эвакуации производят для каждого этажа в отдельности, начиная с верхнего, по вышеприведенным формулам.

Расчет эвакуации заканчивается определением длительности полной эвакуации людей из зданий в зависимости от пропускной способности наружных дверей:

(1.21)

где t₀ — время до начала эвакуации через наружные двери, мин;

Σδ — суммарная ширина наружных дверей, м;

N — общее количество эвакуи­рующихся в здании.

Требуемая ширина наружных дверей:

(1.22)

Как правило, при вынужденной эвакуации плотность потоков может быть больше чем 4—5 чел. на 1 м², скорость движения принимают равной 11—19,6 м/мин. Эта же скорость движения может быть принята при определении времени до начала эвакуации через лестницы или наружные двери. Скорость движения на путях эвакуации от лестниц до наружных дверей следует принимать для максимальной плотности, а именно v_i= 16 м/мин, а скорость движения по лестницам в помещениях с массовым пребыванием людей принимается во всех случаях v₂ = = 11 м/мин.

В зданиях производственного назначения, а также в других зданиях, где плотности людских потоков будут меньше указанных значений, скорости движения и пропускная способность лестниц и наружных дверей определяются в зависимости от фактических плотностей людских потоков при самом невыгодном варианте движения людей.

Плотность людских потоков перед эвакуационными выходами при­нимают равной плотности на путях эвакуации, ведущих к этим выходам, умноженной на отношение ширины эвакуационного пути к ширине эвакуационных выходов. При этом, однако, плотность людского потока принимают не более 10—12 чел/м².

 

2. Методика расчета установок водяного  и пенного пожаротушения

Параметры спринклерных установок во внутристеллажном пространстве необходимо принимать по таблица 2.1.

 

 

Т а б л и ц а 2.1  -  Параметры спринклерных установок

Перечень складируемых грузов	Интенсивность орошения водой, л/(см2)	Максимальное расстояние между спринклерными оросителями, м	Время работы установки, мин
Несгораемые мате- риалы в сгораемой упаковке	0,40	2	60
Твердые сгораемые материалы	0,45	2	60
Резинотехнические изделия	0,50	1,5	60

Примечание. Хранение резинотехнических изделий допускается только в цельнометаллической таре.

 

Гидравлический расчет трубопроводов следует выполнять при условии водоснабжения этих установок только от основного водопитателя.

Давление у узла управления должно быть не более 1,0 МПа.

Расчетный расход воды, раствора пенообразователя Q_d, л/с, через ороситель (генератор) следует определять по формуле

(2.1)

где  — коэффициент производительности оросителя (генератора), принимаемый по табл. 2.2;

 Н — свободный напор перед оросителем (генератором) , м.

 

Т а б л и ц а 2.2  - Коэффициент производительности оросителя

Ороситель (генератор)	Значение коэффици- ента к	Минималь- ный сво- бодный напор, м	Максималь- ный допус- тимый напор, м
Водяной  спринклер ный  и дренчерный с диаметром выходного    отверстия,   мм:
8	0,20	5	100
10	0,31	5	100
12	0.45	5	100
15	0,71	10	100
20	1.25	10	100
Эвольвентный:
ОЭ-16	0,27	15	80
ОЭ-25	0,66	15	80

Продолжение таблицы 2.2

ОЭ-50	2,73	15	80
Генератор пенный:
ГЧС, ГЧСм	1,48	15	45
Пенный   розеточный (ОПСР. ОПДР) с диаметром выходного отверстия, мм:
10	0,31	15	100
15	0,71	15	100
Пенный (ОПС, ОПД)	0,55	15	80

Примечание. Свободный напор у спринклерного оросители, устанавливаемого во внутристеллажном пространстве, должен быть не менее 10 м.

Расход воды, раствора пенообразователя необходимо определять произведением нормативной интенсивности орошения на площадь для расчета расхода воды, раствора пенообразователя.

Расход воды, раствора пенообразователя на внутренний противопожарный водопровод должен суммироваться с расходом огнетушащего вещества на автоматическую установку пожаротушения.

Необходимость суммирования расходов воды, раствора пенообразователя спринклерной и дренчерной установок определяется технологическими требованиями.

Расход воды, раствора пенообразователя Q,
л/с, для спринклерной установки во внутристеллажном пространстве определяется по формуле

Q = abnqn

(2.2)

где а — расчетная    длина   одновременно   орошаемой   части  стеллажа,  принимается  равной 15 м;

b — наибольшая  ширина совмещенных стеллажей, м;

п — количество экранов;

q_n —интенсивность  орошения,   принимается  по таблицей 2.1.

 Для спринклерной установки, размещаемой под перекрытием в зоне стеллажного хранения, интенсивность орошения необходимо принимать не менее 0,12 л/(см²), площадь для расчета расхода воды, раствора пенообразователя — 180 м². Время работы установки следует принимать в соответствии с таблицей 2.1.

Общий расход воды, раствора пенообразователя на внутреннее пожаротушение высотных стеллажных складов следует принимать по наибольшему расходу спринклерной установки под перекрытием в зоне стеллажного хранения, спринклерной установки во внутристеллажном пространстве и пожарных кранов или спринклерной установки в зоне приемки, упаковки и отправки грузов и пожарных кранов.

 

 

Т а б л и ц а 2.3  - Параметры труб

Примечание. Трубы, отмеченные знаком  «*», применяются в сетях наружного водоснабжения.

 Потери напора на расчетном участке трубопроводов Н₁,  м, определяются по формуле:

,

(2.3)

где Q - расход воды, раствора пенообразователя на расчетном участке трубопровода, л/с;

В — характеристика трубопровода, определяется по формуле:

(2.4)

где k₁ —коэффициент, принимается по таблице 2.3;

l-длина расчетного участка трубопровода, м.

Потери напора в узлах управления установок Н₂, м, определяются по формуле:

(2.5)

где  - коэффициент потерь напора в узле управления, принимается по таблице 2.4;

 Q — расчетный расход воды, раствора пенообразователя через узел управления, л/с.

 Объем раствора пенообразователя V₁ м³, при объемном пожаротушении определяется по формуле

(2.6)

где   k₂ —  коэффициент разрушения  пены, принимается по таблице 2.5;

V — объем защищаемого помещения, м³;

k₃ — кратность пены.

 

Т а б л и ц а 2.4 -  Коэффициент потерь напора в узле управления

Узлы управления	Тип клапана	Диаметр клапана. мм	Коэффициент потерь напора е
Спринклерной   установки          водозаполненной	ВС	100
		150
То же,      водовоздуш- ной	ВС, ГД	100
		150
Спринклерной и дрен- черной установок	БКМ, КМ	100
		150
		200
Дренчерной     установки	ГД	65
		100
		150

 

 

 

Продолжение таблицы 2.4

Дренчерной     установки	КТПА	25
		32
		40
		50
		65
Дренчерной     установки	КЗС	65
		100
		150

 

Т а б л и ц а 2.5 - Коэффициент разрушения  пены

Число одновременно работающих генераторов пены и, определяется по формуле

(2.7)

где Q_d ~ производительность одного генератора по раствору пенообразователя, м³/мин;

t — продолжительность работы    установки с пеной средней     кратности,  мин, принимается по табл. 5.

Продолжительность работы установок пенного пожаротушения с пеной низкой кратности следует принимать:

15 мин — для помещений с количеством твердых сгораемых материалов свыше 200 кг/м² или горю­чими жидкостями с температурой вспышки паров до 28° С;

10 мин — для помещений с количеством твердых сгораемых материалов до 200 кг/м² или горючими жидкостями с температурой вспышки паров 28 °С и более.

Продолжительность работы внутренних пожарных кранов, оборудованных ручными водяными или пенными пожарными стволами и подсоединенных к питающим трубопроводам спринклерной установки, следует принимать равной времени работы спринклерной установки. Продолжительность работы пожарных кранов с пенными пожарными стволами, питаемых от самостоятельных вводов, следует принимать равной 1 ч.

 

 

 

3. Методика расчета установок газового пожаротушения

3.1 Расчет установок объемного хладонового пожаротушения

Масса т основного запаса хладона   114В2, кг, определяется по формуле

т= Vqnk +m1 +m2+m3

(3.1)

где    V — объем защищаемого помещения, м³;

q_n — нормативная      массовая     огнетушащая концентрация,  принимаемая      равной 0,37 кг/м³   для помещений с производством категорий А и Б, 0,22 кг/м³ - для помещений  с  производством   категории В;

k  — коэффициент, учитывающий потери хладона за счет остатка в трубопроводах и утечки его из защищаемого помещения (k принимается равным 1,2 для помещений, 1,1 — для подполий) ;

т₁ - остаток хладона в баллоне, кг;

 — число баллонов;

т ₂ — масса остатка хладона в распределительных трубопроводах  (только для кабельных подполий), кг;

т₃ - масса остатка хладона в коллекторе, кг.

Примечание. При наличии постоянно открытых проемов, площадь которых составляет от 1 до 10 % площади ограждающих конструкций помещения, следует принимать дополнительный расход хладона, равный 2 кг на 1 м² проемов.

Расчетное время подачи хладона следует принимать для помещений 2, 3, 4, 6, 7-й групп — не более 60 с, для помещений 1-й и 5-й групп — не более 120 с.

Расход хладона через насадок Q, м³/с опреде­ляется по формуле

(3.2)

где  — коэффициент расхода насадка (для двух-струйных насадков = 0,6) ;

А — суммарная площадь выпускных отверстий насадка, м²;

g — ускорение силы тяжести, м/с²;

Н — напор у оросителя, м (у наиболее удаленного от станции оросителя к концу работы установки Н = 15м).

 Потери напора на участке трубопровода Н, м,
определяются по формуле    .

(3.3)

где      — коэффициент сопротивления трению, определяется по п. 6;

 — длина трубопровода, м;

v — скорость потока хладона, м/с, определяется по п. 5;

d — внутренний диаметр трубопровода, м.

Скорость потока хладона v, м/с, определяется  по формуле

(3.4)

где    Q — расход хладона, м³/с;

S — площадь сечения трубопровода, м²

6. Коэффициент сопротивления трению  определяется по формуле

(3.5)

где  п₁  — эквивалентная     абсолютная     шероховатость, м, принимается равной для трубопроводов и .для сифонных трубок баллонов;

Re — число Рейнольдса.

 

Минимальный напор Н_min, м, в баллоне с хладоном к концу работы установки определяется по формуле

(3.6)

где  — потери напора в трубопроводах, м;

— потери напора в фасонных частях трубо­провода, принимаются равными 20% от ,м;

 — местные потери в запорной арматуре обо­рудования, м, определяются по формуле

(3.7)

где  — коэффициент сопротивления, принима­ется равным: 2,64 для головки ГЗСМ и клапана ЗК-32, 1,07 для головки ГАВЗ и клапана ОК-10;

v — скорость потока хладона, м/с;

 - разница геометрических отметок между отметкой, на которой установлен баллон, и наиболее высоко расположенным насад­ком, м;

 — свободный напор у наиболее удаленного насадка.

 

Минимальное давление Р_min, МПа, в баллоне к
концу истечения хладона определяется по формуле

(3.8)

где      ^— удельный вес хладона, Н/м³.

Абсолютное максимальное давление осушенного сжатого воздуха (азота по ГОСТ 9293—74) Р_max,  МПа, в баллонах установки определяется по
формуле

(3.9)

где V_min— объем воздуха (азота)  в баллонах в начале истечения хладона, м³;

V_max — объем баллонов и трубопроводов до ближайшего к станции оросителя, м .

Расчетное время t, с, подачи хладона опреде­ляется по формуле

где    —   коэффициент   проводимости,  определяется по формуле

;

(3.11)

где Q_min— минимальный расход хладона, м^э/с.

 

3.2 Расчет установок пожаротушения с двуокисью углерода

 Масса основного запаса двуокиси углерода т, кг, определяется по формуле

(3.12)

где 1,1 — коэффициент, учитывающий утечки двуокиси углерода через неплотности в запорной арматуре;

— коэффициент, учитывающий вид сгораемого материала, вещества (согласно таблица 3.1) ;

— коэффициент, учитывающий утечку двуокиси углерода через неплотности в ограждающих конструкциях, принимается равным 0,2 кг/м²;

A₁ — суммарная площадь ограждающих конструкций защищаемого помещения, м²;

А₂ — суммарная площадь постоянно открытых проемов,  м²,  определяется  по рисунок 3.1;

0,7 — нормативная массовая огнетушащая концентрация, кг/м³;

V — объем защищаемого помещения, м³.

Т а б л и ц а  3.1 - Коэффициент, учитывающий вид сгораемого материала

Сгораемые материалы, вещества	Коэффициент кг
Группа жидких горючих материалов:
ацетон	1,0
ацетилен	2,5
бензол	1,1
водород	3,15
дизельное топливо	1,0
керосин	1,0
масло для гидропроводов	1,0
масло гидрированное	1,0
окись углерода	2.4
окись этилена	1,75
метан	1,1
нефть	1.0
спирт метиловый	1.6
спирт этиловый	1,3
этан	1,2
этилен	1,55
эти ленди хлорид	1,0
этиловый эфир	1,45
масло трансформаторное	1,0
Группа твердых горючих материалов:
целлюлозосодержащие материалы	2.25
пыль бурых углей	1,5
пыль каменноугольная	1.5
хлопок	2.0
бумага, гофрированная бумага	2,25
порошок пластмасс	2,0
пыль каучуковая	1.5
пыль древесная (древесная мука)	1.5
полистирол	1.0
полиуретан	1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1 -  График для определения суммарной площади постоянно открытых проемов А₂

 

Расчетное число баллонов для установки определяется из расчета вместимости в 40-литровый баллон 25 кг двуокиси углерода.

Среднее (за время подачи) давление в изотермической емкости р_т, МПа, определяется по формуле

рт =0,5 (р1+р2)

(3.13)

где  р₁ — давление в емкости при хранении двуокиси углерода, МПа;

 р ₂ — давление в емкости в конце выпуска расчетного   количества двуокиси  углерода, МПа, определяется по рисунку 3.2.

Средний расход двуокиси углерода Q_m, кг/с, определяется по формуле

(3.14)

где     т — масса основного запаса двуокиси углерода, кг;

t — время подачи двуокиси углерода, с, принимается по п. 21. 15.  Внутренний диаметр магистрального трубопровода dj, м, определяется по формуле

(3.15)

где   k₄ ^—  множитель, определяется по таблице 3.2;

Q_m — средний расход двуокиси углерода, кг/с;

l₁— длина магистрального трубопровода по проекту, м.

При   хранении  двуокиси   углерода   в  баллонах k₄= 1,4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.2 - График для определения давления в изотермической емкости в конце выпуска расчетного количества двуокиси углерода р ₂

Примечание. Относительная масса двуокиси углерода т ₄  определяется по формуле

(3.16)

где   m₅—   сумма   коэффициентов  сопротивления фасонных частей трубопроводов.

 

Т а б л и ц а 3.2 - Множитель k₄

рm, МПа	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,4
Множитель k4	0,68	0,79	0,85	0,92	1,0	1,09

 

Среднее давление в магистральном трубопроводе в точке ввода его в защищаемое  помещение р₃  , МПа, в точке , наиболее  удаленной от станции пожаротушения, р₄  , МПа, в также в любой  другой точке магистрального трубопровода определяется  по формуле

(3.17)

где -эквивалентная  длина трубопроводов  от изотермической  емкости  (баллонов)  до точки, в которой определяется   давление, м

(3.18)

где  - сумма  коэффициентов сопротивления фасонных  частей трубопроводов.

Среднее давление р^/_m , МПа в магистральном трубопроводе, расположенном в защищаемом помещении в пределах распределительных трубопроводов, определяется по формуле

(3.19)

где р₃   — давление в точке ввода магистрального трубопровода в защищаемое помещение, МПа;

р₄— давление в конце магистрального трубопровода, МПа.

 

Средний расход через насадок Q'_m, кг/с,  определяется по формуле

(3.20)

где    — коэффициент расхода через насадок;

А₃— площадь выпускного отверстия насадка, м²;

— коэффициент, определяемый по формуле

(3.21)

Количество насадов  определяется по фор­муле

(3.22)

Внутренний диаметр распределительного трубопровода d^/_i, м. рассчитывается из условия

 

(3.23)

где   d   — диаметр выпускного отверстия насадка, м;

— количество насадков на одной ветви распределительного трубопровода.

Время подачи двуокиси углерода в защищаемое помещение зависит от соотношения суммарной площади ограждающих конструкций и суммарной площади открытых проемов и принимается:

при    не более 120с,

 не более 60с/

 

 

3.3 Расчет установок пожаротушения с комбинированным углекислотно-хладоновым составом

Расчетная масса комбинированного углекислотно-хладонового состава т_d, кг, для объемного пожаротушения определяется по формуле

md = k6qnV.

(3.24)

где k₆— коэффициент компенсации неучитываемых потерь углекислотно-хладонового состава, принимается по таблица 3.3;

 q_n — нормативная массовая огнетушащая концентрация углекислотно-хладонового состава, принимается 0,27 кг/м³ при времени заполнения помещения, равном 30 с, и 0,4 кг/м³, при времени заполнения помещения, равном 60 с;

 V — объем защищаемого помещения, м³.

 

Таблица 3.3 - Коэффициент компенсации неучитываемых потерь углекислотно-хладонового состава

Помещение	Значение коэффициента k6
С дверным и оконными проемами Без оконных проемов	1,13-1,25 1,07-1,15
П р и м е ч а н и е. Большие  величины принимаются при преобладающем  расположении  проемов в нижней части защищаемого помещения

При наличии постоянно открытых проемов, площадь которых составляет от 1 до 10% площади ограждающих конструкций помещений, следует принимать дополнительный расход углекислотно-хладонового состава, равный 5 кг на 1 м² площади проемов.

Расчетное число баллонов определяется из расчета вместимости в 40-литровый баллон 25 кг углекислотно-хладонового состава.

Внутренний диаметр магистрального трубопровода d_i, мм, определяется по формуле

(3.25)

где   d₁ — диаметр сифонной трубки баллона, мм;

— число одновременно разрежаемых баллонов.

 Эквивалентная длина магистрального трубопровода , м, определяется по формуле

(3.26)

где   k₇ — коэффициент  увеличения  длины  трубопровода   для  компенсации   неучитываемых   местных   потерь,   принимается   по таблице 3.4;

— длина трубопровода по проекту, м.

 

Т а б л и ц а 3.4 - Коэффициент  увеличения  длины  трубопровода   для  компенсации   неучитываемых   местных   потерь

 

Площадь сечения выходного отверстия оросителя Аз, мм², определяется по формуле

(3.27)

где   S  — площадь сечения магистрального трубопровода, мм² ;

— число оросителей.

 

Расход углекислотно-хладонового состава Q, кг/с, в зависимости от эквивалентной длины и диаметра трубопровода, определяется по рисунку 3.3.

Примечание.   При диаметре трубопровода более 35 мм расход определяется следующим образом:

1.По заданной приведенной длине трубопровода определяется расход Q, кг/с, для трубопровода диаметром 35 мм.

2.Определяется  удельный расход q,  кг/ (сем  ),  углекислотно-хладонового состава:

(3.28)

3.       Определяется расход Q. кг/с, углекислотно-хладонового состава:

Q=Sq.

(3.29)

где S  = 0,785 d²    — площадь сечения трубопровода, см²

(d  — диаметр трубопровода, см).

Рисунок  3.3 - График для определения расхода углекислотно-хладонового состава Q

 

Расчетное время подачи углекислотно-хладонового состава , t мин, определяется по формуле

(3.30)

где m_d — расчетная масса углекислотно-хладонового состава, кг;

Q — расход углекислотно-хладонового состава, кг/с.

 

Примечание Если расчетное время подачи углекислотно-хладонового состава больше заданного, допускается увеличение диаметра магистрального трубопровода до 13% по сравнению с расчетной его величиной.

 

Масса основного запаса углекислотно-хладонового состава т, кг, определяется по формуле

(3.31)

где   k₈ — коэффициент,  учитывающий остаток углекислотно-хладонового состава в баллонах   и   трубопроводах,   принимается   по таблице 3.5;

k₆ — принимается по таблице 3.3.

 

 

Т а б л и ц а 3.5  - Значение коэффициента  k₈

Диаметр сифонной трубки,  мм	Значение коэффициента  k8 при длине трубопровода по проекту, м
	до 100	от 101 до 200	св.200
10 12	0,2 0,2	0,23 0,25	0,25 0,28

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

1	Вынужденная эвакуация людей из зданий…………	3
2	Методика расчета установок водяного  и пенного пожаротушения………………………………………….	14
3	Методика расчета установок газового пожаротушения.................................................................	19
	Список литературы……………………………………	30

  

Список литературы

1.     ССБТ Пожарная безопасность. Общие требования ГОСТ 12.1.004-85 Издание официальное.

2.     Папаев  С.Т. Охрана труда М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. – с. 400

3.     Денисенко Г.Ф. Охрана труда: Учебное пособие для инж.-экон. спец. Вузов. – М.: Высшю шк., 1985. – 319 с., ил.

4.     Хакимжанов Т.Е. Охрана труда: Учебное пособие для вузов. – Алматы: Эверо , 2006 – 264 с.

5.     Охрана труда на предприятиях связи: Учебник  для вузов /Н. И. Баклашов,  Н.Ж. Китаева, Н.А. Короткова, А.А. Шемарина/ Под ред. Н.И. Баклашова. – М: Радио и связь, 1985. – 280 с., ил.

6.     Орлов Г.Г. Охрана труда в строительстве. Учеб. для строит. специальностей вузов. – М.: Высш. шк., 1984 – 343 с., ил.